在气候变化的背景下，提高作物抗旱能力对于维持农业生产和提高粮食安全至关重要。有鉴于此，南京大学赵丽娟教授证明了在聚乙二醇（PEG）模拟干旱的条件下，无定形二氧化硅（SiO₂）纳米颗粒（NPs）（20 mg/L）灌种可加速种子萌发速度，增加幼苗活力，促进水稻幼苗生长。

本文要点：

（1）实验采用包括电子顺磁共振、傅立叶变换红外光谱（FTIR）、代谢组学和转录组学等正交方法揭示了加速种子萌发和增强耐旱性的机制。结果表明，非晶态二氧化硅具有丰富的硅醇和硅氧烷基团等独特的表面化学性质，可催化活性氧的生成，进而启动氧化还原信号，并激活下游的干旱响应基因。研究发现，与水催种相比，硅催种能够实现18种氨基酸和6种糖的显著富集，表明储存的能量储备被加速调动。研究者在35日龄植物的营养组织中观察到了耐旱特性，这与氨基酸分解代谢加速和抗氧化剂合成代谢增强有关。

（2）独立大田试验表明，在正常和干旱条件下，SiO₂NPs催种不仅能使水稻产量分别提高7.77%（p = 0.051）和6.48%(p = 0.066)，还可以提高谷物的氨基酸含量。综上所述，该研究开发了一种简单且具有成本效益的纳米催种方法，其可以在提高水稻产量和营养质量的同时增强抗旱性，为培育气候适应型作物提供了一种有效、可持续的新策略。

Zhao Kang. et al. Silica-Activated Redox Signaling Confers Rice with Enhanced Drought Resilience and Grain Yield. ACS Nano. 2025

DOI: 10.1021/acsnano.4c14608

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c14608